三极管混频器改.doc

1 三极管混频器任务、功能要求说明及总体方案 1.1课题任务 设计一个三极管混频器。要求中心频率为10MHz, 本振频率为16.455MHz。 1.2 课题总体方案介绍及工作原理 1.2.1 总体方案 图1.1 结构和原理 （1）输出中频调幅波与输入高频调幅波规律完全相同，即载波振幅的包络形状完全相同。唯一的差别是载波频率不同。 （2）从频谱上看，输出中频信号与输入高频信号的频谱结构相同，只不过在频谱上搬移了一个位置。 （3） （称为下混频） 低中频 （称为上混频） 高中频 一般，用于振幅调制与解调的电路均可用于混频，需要改变的只是输入、输出回路和输出滤波器的参数。若非线性器件本身仅实现混频，本振信号由单独的本地振荡器提供，称为混频器； 若非线性器件既产生本振信号又实现混频，则称为变频器。 1.2.2 工作原理 混频电路的基本原理： 图1.2 图2中，Us(t)为输入信号，Uc(t)为本振信号。Ui(t)输出信号。 分析： 当 （1.1） 则： （1.2） = = 其中： （1.3） 对上式进行三角函数的变换则有： ： 从上式可推出，Up(t)含有两个频率分量和为(ψc+ψS)，差为(ψC-ψS)。若选频网络是理想上边带滤波器则输出为 （1.4） 若选频网络是理想下边带滤波器则输出： （1.5） 工程上对于超外差式接收机而言，如广播电视接收机则有ψc ψS．往往混频器的选频网络为下边带滤波器，则输出为差频信号，。 高频电路中的混频器利用电路中的非线性，可以对两个输入信号进行频率加或减，产生和频信号或差频信号。本实验采用晶体三极管作混频电路,产生茶品信号，将高频信号转化成低频信号。 晶体管混频电路原理图如下图2-2所示。其中，晶体管起信号的混频作用，两个输入信号分别为和；电容Cin1、Cin2、Cout为信号输入和输出的耦合电容，起到隔直流的作用，使前后级的直流电位不相互影响，保证各级工作的稳定性；电容Ce对高频交流信号相当于短路，消除偏置电阻Re对高频信号的负反馈作用，提高高频信号的增益；电阻元件Rb1、Rb2、Re决定晶体管的工作点；电路中的电感L和电容C组成的谐振电路起选频作用，在产生的组合频率中选择所需要的中频输出信号。 2 三极管混频器的仿真分析 2.1 参数选择 晶体三极管混频电路实验电路如图2.1所示。本电路使用的是共发电路，本振电压UL(FL频率为10.455MHz)从晶体管的发射极e输入，信号电压Us(频率Fs为10.0MHz)从晶体三极管的基极输入，混频后的中频(Fi=FL-Fs)信号由晶体三极管的集电极输出。输出端的带通滤波器必须调谐在中频Fi上，本实验的中频为Fi=FL-Fs=10.455MHz-10.0MHz=455kHz。且电路中,即本振电压为大信号，输入信号电压为小信号。 图1.2 仿真电路图 要产生455kHz的中频信号，那么两输入信号的频率差就应为455kHz，鉴于实验室比较容易获得10.455MHz的高频信号，那我们不妨就取本振信号为10.455MHz，于是输入信号的频率就应为10.455MHz-455kHz=10.0MHz。另外为了满足本振信号是大信号，输入信号是小信号的约束条件，我们不妨就取输入信号 Ui=100mV;Us=500mV 下面来计算谐振回路的LC,谐振回路所起的主要作用就是选频，即选出频率是455kHz的中频信号，即,从而我们不妨取L1=10uH，C1=12nF,把这些参数值代入仿真电路即可 （2.1） 电容C5是隔直电容，滑动变阻器R2和电阻R3,R4是晶体管基极的直流偏置电阻，用来决定晶体管基极的直流电压，电阻R5是射极直流负反馈电阻，决定了晶体管射极的直流电流Ie。晶体管需要设置一个合适的直流工作点，才能保证混频器电路正常工作，有一定的电压增益。通常，适当的增加晶体管射极的直流电流Ie可以提高晶体管的交流放大倍数，增大混频器电路的变频增益。但Ie过大，混频电路的噪声系数会急剧增加。对于混频器电路，一般控制Ie在0.2-1